什么热力学研究方法更直观

1. 统计物理学和热力学比较，在研究方法上各有哪些特点

一、热力学与统计物理的研究对象、方法与特点
研究对象：宏观物体热性质与热现象有关的一切规律。
方法与特点：
热力学：
以大量实验总结出来的几条定律为基础，应用严密
逻辑推理和严格数学运算来研究宏观物体热性质与
热现象有关的一切规律。
较普遍、可靠，但不能求特殊性质。
统计物理：
从物质的微观结构出发，考虑微观粒子的热运动，
通过求统计平均来研究宏观物体热性质与热现象有
关的一切规律。
可求特殊性质，但可靠性依赖于微观结构的假设，
计算较麻烦。
两者体现了归纳与演绎不同之处，可互为补充，取长
补短。
宏观与微观的关系：
微观粒子的热运动与系统的各种宏观热
现象之间存在着内在的联系。宏
观量等于微观量的统计平均
值。
宏观与微观
宏观现象与宏观量：
宏观现象即一个系统所表现出来的各
种物理性质以及这些性质的变化规律。描述一个系统宏观
性质的物理量称为宏观量。例：
P
、
V、
T
、
E
、
C等。
微观运动与微观量：
微观运动即系统内部的微观粒子的热
运动。描述微观粒子热运动的
物理量称为微观量。例：
m
、
v
、

等。
二、热力学理论的发展
1 经典热力学
1824
年：
卡诺定理：
卡诺（Carnot）
1840’s：热力学第一定律：
能量守恒定律
迈尔（Mayer）、焦耳(Joule)
1850’s：热力学第二定律、熵增加原理：
克劳修斯（Clausius）、开尔文（Kelvin）：
1906
年：
热力学第三定律：
能斯特定理，能斯特（Nernst）
Sadi Carnot
(1796-1832 )
J.R.Mayer
(1814-1878)
J.P.Joule
(1818-1889)
R. Clausius
(1822-1888)
W. T. Kelvin
(1824-1907)
W. H. Nernst
(1864-1941)
•
不涉及时间与空间；
•
以平衡态、准静态过程、可逆过程为模型；
•
经典热力学



静热力学。
经典热力学特点：
（
1
）线性非平衡态热力学
翁萨格（Onsager），1968年诺贝尔奖
2 非平衡态热力学（1930’s）
（
2
）非线性非平衡态热力学
普里果金（Prigogine），1977年诺贝尔化学奖
Lars Onsager
(1903-1976)
Llya

Prigogine
(1917-2003)
•
工程热力学
•
有限时间热力学
•
……
3 现代热力学
三. 统计物理理论的发展
量子统计理论：

普朗克（
Planck
（
1858~1947
））爱因斯坦
（ Einstein
（
1879~1955
））、玻色、费米、狄拉克等将量子
力学理论与统计理论相结合，建立并完善了量子统计理论。
起源：
气体分子动理论（
Kinetic Theory of Gases
）
第一个气体分子动理论模型的提出：
1738
年，由瑞士物理学
家柏努利（
Daniel Bernoulli
）提出。
统计物理系统理论的建立：
奥地利物理学家玻尔兹曼
（
Ludwig Bottzmann， 1844~1906
）、美国科学家吉布斯
（ J. Willard Gibbs，

1839~1903
）等人做了统计物理奠基性
的工作，发展了统计系综理论，从而
真正开创了统计物理的
系统理论。
吉布斯
(Josiah Willard
Gibbs,1839-1903),
美国
理论物理学家,统计系
综理论的首创者
柏努利（
Daniel
Bernoulli，1700-
1782)
1
）提出柏努利原理
2
）从气体粒子碰撞
容器壁的观点说明压
强，最早采用数学方
式表述气体运动论。
麦克斯韦（
James
Clerk Maxwell 1831-
1879)
从事电磁理论、分子
物理学、统计物理
学、光学等方面的研
究，建立的电磁场理
论。

2. 经典热力学的宏观方法

实验观察。经典热力学的宏观方法是实验观察。经典热力学(宏观热力学)以热力学三个定律为基础，利用热力学数据，研究平衡系统各宏观性质之间的相互关系，揭示变化过程的方向和限度。

3. 化工热力学的研究方法

统计力学结合构作半经验模型的方法，在化工热力学的发展过程中正起着越来越重要的作用。它使建筑在热力学基本定律上的化工热力学，在解决其主要课题时，没有受到经典热力学方法的限制。统计力学是从物质的微观模型出发，运用统计的方法，导出微观结构与宏观性质之间的关系，例如从分子间相互作用的位能函数和径向分布函数，导出p-V-T关系。但由于分子结构十分复杂，统计力学目前还只能处理比较简单的情况。对于比较复杂的实际系统，须先作简化，建立一些半经验的数学模型，利用实验数据，回归模型参数。这种方法，在研究状态方程和活度系数方程中已广泛使用。

4. 求解实际气体的热力学性质用什么方法

用直接积分计算的方法非常麻烦又难以实现: 实际流体的状态方程往往比较复杂, 其比热容数据也很少 变通的方法:(实际流体的性质可以认为是对理 想气体性质的一种偏差修正) 理想气体的比热容仅仅与温度有关, 热力性质的计算相对比较容易。 实际气体的状态方程 实际气体状态方程 •研究实际气体性质首先要求得出精确的状态方程式。 研究状态方程有两种方法:
1、直接利用由实验得到的各种热系数数据,按热力学 关系组成状态方程。
2、从理论分析出发,考虑气体分子运动的行为而对理 想气体状态方程引入一些常数加以修正,得出方程的 形式,引入常数的值则根据实验数据确定。

5. 化工过程热力学分析方法有哪几种

热力学是物理学的一个组成部分，它是在蒸汽机发展的推动下，于19世纪中叶开始形成的。最初只涉及热能与机械能之间的转换，之后逐渐扩展到研究与热现象有关的各种状态变化和能量转换的规律。在热力学的基本定律中，热力学第一定律表述能量守恒关系，热力学第二定律从能量转换的特点论证过程进行的方向。这两个定律具有普遍性，在化学、生物学、机械工程、化学工程等领域得到了广泛的应用。热力学基本定律应用于化学领域，形成了化学热力学，其主要内容有热化学、相平衡和化学平衡的理论；热力学基本定律应用于热能动力装置，如蒸汽动力装置、内燃机、燃气轮机、冷冻机等，形成了工程热力学，其主要内容是研究工质的基本热力学性质以及各种装置的工作过程，探讨提高能量转换效率的途径。化工热力学是以化学热力学和工程热力学为基础，在化学工业的发展中逐步形成的。化工生产的发展，出现了蒸馏、吸收、萃取、结晶、蒸发、干燥等许多单元操作，以及各种不同类型的化学反应过程，生产的规模也愈来愈大，由此提出了一系列的研究课题。例如在传质分离设备的设计中，要求提供多组分系统的温度、压力和各相组成间的相互关系的数学模型。一般化学热力学很少涉及多组分系统，它不仅需要热力学，还需要应用一些统计力学和经验方法。在能量的有效利用方面，化工生产所涉及的工作介质比工程热力学研究的工作介质（空气、蒸汽、燃料气等）要复杂得多，且能量的消耗常在生产费用中占有很高比例，因此更需要研究能量的合理利用和低温位能量的利用，并建立适合于化工过程的热力学分析方法。1939年，美国麻省理工学院教授H.C.韦伯写出了《化学工程师用热力学》一书。1944年，美国耶鲁大学教授 B.F.道奇写出了名为《化工热力学》的教科书。这样，化工热力学就逐步形成为一门学科。随着化学工业规模的扩大，新过程的开发，以及大型电子计算机的应用，化工热力学的研究有了较大的发展。世界各国化工热力学专家在1977年举行了首届流体性质和相平衡的国际会议，1980和1983年分别举行了第二届和第三届会议，还出版了期刊《流体相平衡》。化工热力学已列为大学化学工程专业的必修课程。

6. 热力学研究的经典方法和统计方法有什么区别

用统计方法研究的叫统计力学，和传统的热力学不一样，所谓热力学就是指从热力学四大定律出发，纯粹依靠数学推导而得出整个理论系统。虽然从实际应用上来讲，二者应用的领域大致相同，但从理论上来讲却是完全不一样的，统计力学从微观的分子、原子出发研究热现象，因而要依赖实验的精度，而热力学是一种纯粹的惟像的理论，因而只要四大定律不违背事实，热力学理论所推导出的一切结果就都没有问题。这正是热力学独有的优越性，因此爱因斯坦对热力学理论的优美性大为欣赏，实践也证明，到今天为止，物理学所有相关理论都被量子力学渗透了，像什么量子电动力学，相对论量子力学。唯有热力学仍然自成体系。

7. 热力学研究问题的方法

归纳法.通过收集大量的实验结果归纳出来的结论.

8. 与力学相比,热学研究对象,研究的方法有哪些主要区分

1、研究对象不一样。力学研究的是少体问题，主要集中于单体和两体问题。热学研究的是多粒子系统的统计热力学性质。

2、研究理论不一样。经典力学基于牛顿运动学方程，研究物体的动力学演化过程，量子力学基于薛定谔方程，研究微观粒子的动力学演化过程，相对论量子力学基于迪拉克方程，研究具有相对论效应粒子的动力学演化过程；热力学主要手段是统计的方法，得到的是多粒子的体系的平均性质。

3、作用不一样。力学可以弄清楚两个原子之间的相互作用，可以区分不同种类的原子，而热学研究的是整个原子系统的平均性质，难以区分是哪类原子，因为统计不可能具体到某个原子，是集体行为，所以研究对象和研究方法有很大差别。

(8)什么热力学研究方法更直观扩展阅读：

力学主要理论

1、物体运动三定律。

2、达朗贝尔原理。

3、分析力学理论。

4、连续介质力学理论。

5、弹性固体力学基本理论。

6、粘性流体力学基本理论。

9. 热力学方法的三个特点

热力学方法的三个特点：统计物理的研究对象、方法与特点。

热力状态：状态可能是平衡的,也可能是非平衡的（见热力平衡）。经典热力学研究的通常是热力平衡状态和由平衡状态所组成的过程。用于描述热力系统状态的物理量称为热力状态参数，或简称状态参数，如压力、温度和比容等。

状态参数的数值仅仅取决于热力系统的状态，而与达到这种状态所经历的热力过程无关。因此，给定的状态有确定的状态参数值。换句话说，当一个状态参数的数值发生变化时，热力系统的状态也就发生变化。临界状态是热力状态的一种特定情况。

热力的计算：

蒸汽和热水的势力计算，与锅炉出口蒸汽、热水的温度和压力有关，计算方法：

第一步：确定锅炉出口蒸汽和热水的温度和压力，根据温度和压力值，在焓熵图（表）查出对应的每千克蒸汽、热水的热焓。

第二步：确定锅炉给水（或回水）的温度和压力，根据温度和压力值，在焓熵图（表）查出对应的每千克给水（或回水）的热焓。

第三步：求第一步和第二步查出的热焓之差，再乘以蒸汽或热水的数量（按流量表读数计算），所得值即为热力的量。